Modelele de moștenire a caracterelor în timpul reproducerii sexuale au fost stabilite de G. Mendel. Este necesar să se înțeleagă clar genotipul și fenotipul, alelele, homo- și heterozigozitatea, dominanța și tipurile sale, tipurile de încrucișări și, de asemenea, să se întocmească diagrame.

Monohibrid numită încrucișare, în care formele părinte diferă unele de altele într-o pereche de caractere alternative contrastante.

În consecință, cu o astfel de încrucișare, pot fi urmărite modele de moștenire a doar două variante ale trăsăturii, a căror dezvoltare este determinată de o pereche de gene alelice. Exemple de încrucișări monohibride efectuate de G. Mendel includ încrucișări de mazăre cu caractere alternative clar vizibile precum flori violet și albe, colorarea galbenă și verde a fructelor necoapte (fasole), suprafața netedă și încrețită a semințelor, colorarea galbenă și verde etc. .

Uniformitatea hibrizilor din prima generație (prima lege a lui Mendel) Când a încrucișat mazărea cu flori violete (AA) și albe (aa), Mendel a descoperit că toate plantele hibride din prima generație (F 1) aveau flori violete (Fig. 2).

Figura 2 – Schema de trecere monohibridă

În același timp, culoarea albă a florii nu a apărut. La încrucișarea plantelor cu semințe netede și încrețite, hibrizii vor avea semințe netede. G. Mendel a mai stabilit că toți hibrizii F 1 s-au dovedit a fi uniformi (omogeni) în fiecare dintre cele șapte caractere pe care le-a studiat. În consecință, la hibrizii de prima generație, dintr-o pereche de trăsături alternative parentale, apare doar una, iar trăsătura celuilalt părinte pare să dispară.

Semnele alternative sunt semne care se exclud reciproc și se contrastează.

Mendel a numit fenomenul de predominanță a caracteristicilor unuia dintre părinți în dominanța hibrizilor F 1, iar trăsătura corespunzătoare - dominantă. El a numit trăsăturile care nu apar la hibrizii F 1 recesive. Deoarece toți hibrizii din prima generație sunt uniformi, acest fenomen a fost numit primele legi ale lui Mendel, sau legea uniformității hibrizilor din prima generație, precum și regula dominanței.

Poate fi formulat astfel: la încrucișarea a două organisme aparținând unor linii pure diferite (două organisme homozigote), care diferă unul de celălalt într-o pereche de trăsături alternative, întreaga primă generație de hibrizi va fi uniformă și va purta trăsătura unuia dintre parintii.

Fiecare genă are două stări - „A” și „a”, deci formează o pereche, iar fiecare membru al perechii se numește alelă. Genele situate în aceleași loci (secțiuni) ale cromozomilor omologi și care determină dezvoltarea alternativă a aceleiași trăsături sunt numite alelice.

De exemplu, culoarea violet și albă a unei flori de mazăre sunt trăsături dominante și, respectiv, recesive pentru două alele (A și a) ale unei gene. Datorită prezenței a două alele, sunt posibile două stări ale corpului: homo- și heterozigot. Dacă un organism conține alele identice ale unei anumite gene (AA sau aa), atunci se numește homozigot pentru această genă (sau trăsătură), iar dacă este diferită (Aa) se numește heterozigot. Prin urmare, o alela este o formă de existență a unei gene. Un exemplu de genă trialelică este gena care determină sistemul de grupă sanguină ABO la om. Există și mai multe alele: pentru gena care controlează sinteza hemoglobinei umane, sunt cunoscute multe zeci dintre ele.

Din semințe hibride de mazăre, Mendel a crescut plante care s-au autopolenizat și a semănat din nou semințele rezultate. Ca rezultat, a fost obținută a doua generație de hibrizi sau hibrizi F2. Printre acestea din urmă, s-a găsit o divizare în fiecare pereche de caractere alternative într-un raport de aproximativ 3:1, adică trei sferturi dintre plante aveau caractere dominante (flori violete, semințe galbene, semințe netede etc.) și un sfert aveau caractere recesive. personaje (flori albe, semințe verzi, semințe șifonate etc.). În consecință, trăsătura recesivă la hibridul F 1 nu a dispărut, ci a fost doar suprimată și a reapărut în a doua generație. Această generalizare a fost numită mai târziu a doua lege a lui Mendel sau legea divizării.

Segregarea este un fenomen în care încrucișarea indivizilor heterozigoți duce la formarea descendenților, dintre care unii poartă o trăsătură dominantă, iar alții poartă o trăsătură recesivă.

A doua lege a lui Mendel: atunci când doi descendenți ai primei generații sunt încrucișați între ei (doi indivizi heterozigoți), în a doua generație se observă o scindare într-un anumit raport numeric: după fenotip 3:1, după genotip 1:2:1 ( Fig. 3).

Figura 3 – Schema de împărțire a caracterelor

la încrucişarea hibrizilor F 1

G. Mendel a explicat împărțirea caracteristicilor la descendenți la încrucișarea indivizilor heterozigoți prin faptul că gameții sunt puri din punct de vedere genetic, adică poartă o singură genă dintr-o pereche alelică. Legea purității gameților poate fi formulată astfel: în timpul formării celulelor germinale, în fiecare gamet ajunge doar o genă dintr-o pereche alelică.

Trebuie avut în vedere faptul că utilizarea metodei hibridologice pentru analiza moștenirii trăsăturilor la orice specie de animale sau plante implică următoarele încrucișări:

1) încrucișarea formelor parentale (P) care diferă într-una (încrucișarea monohibridă) sau mai multe perechi (încrucișarea polihibridă) de caractere alternative și obținerea de hibrizi de prima generație (F 1);

2) încrucișarea hibrizilor F 1 între ei și obținerea hibrizilor de generația a doua (F 2);

3) analiza matematică a rezultatelor încrucișării.

Ulterior, Mendel a trecut la studiul încrucișării dihibride.

Cruce dihibridă- aceasta este o încrucișare în care sunt implicate două perechi de alele (genele pereche sunt alele și sunt localizate doar pe cromozomii omologi).

În încrucișarea dihibridă, G. Mendel a studiat moștenirea trăsăturilor pentru care sunt responsabile genele aflate în diferite perechi de cromozomi omologi. În acest sens, fiecare gamet trebuie să conțină câte o genă din fiecare pereche alelică.

Hibrizii care sunt heterozigoți pentru două gene se numesc diheterozigoți, iar dacă diferă în trei sau mai multe gene, se numesc tri- și, respectiv, poliheterozigoți.

Scheme de încrucișare dihibridă mai complexe, înregistrarea genotipurilor și fenotipurilor F 2 sunt efectuate folosind rețeaua Punnett. Să ne uităm la un exemplu de astfel de traversare. Pentru încrucișare s-au luat două forme parentale homozigote inițiale: prima formă a avut semințe galbene și netede; a doua formă avea semințe verzi și încrețite (Fig. 4).

Figura 4 – Încrucișarea dihibridă a plantelor de mazăre,

semințe care diferă ca formă și culoare

Culoarea galbenă și semințele netede sunt trăsături dominante; culoarea verde și semințele încrețite sunt trăsături recesive. Hibrizii din prima generație s-au încrucișat între ei. În a doua generație, clivajul fenotipic a fost observat în raport 9:3:3:1, sau (3+1) 2 , după autopolenizarea hibrizilor F 1, semințele încrețite și verzi au reapărut în conformitate cu legea clivajului. .

Plantele părinte în acest caz au genotipurile AABB și aabb, iar genotipul hibrizilor F1 este AaBb, adică este diheterozigot.

Astfel, atunci când încrucișează indivizi heterozigoți care diferă în mai multe perechi de trăsături alternative, descendenții prezintă clivaj fenotipic în raportul (3+1) n, unde n este numărul de perechi de trăsături alternative.

Genele care determină dezvoltarea diferitelor perechi de trăsături sunt numite non-alelice.

Rezultatele încrucișărilor dihibride și polihibride depind de dacă genele care determină trăsăturile luate în considerare sunt localizate pe același cromozom sau pe cromozomi diferiți. Mendel a găsit trăsături ale căror gene erau localizate în diferite perechi de cromozomi omologi de mazăre.

În timpul meiozei, cromozomii omologi ai diferitelor perechi sunt combinați aleatoriu în gameți. Dacă cromozomul patern al primei perechi intră în gamet, atunci cu aceeași probabilitate atât cromozomii paterni, cât și cei materni ai celei de-a doua perechi pot intra în acest gamet. Prin urmare, trăsăturile ale căror gene sunt localizate în diferite perechi de cromozomi omologi sunt combinate independent unele de altele. Ulterior, s-a dovedit că din cele șapte perechi de trăsături studiate de Mendel la mazăre, care au un număr de cromozomi diploid de 2n = 14, genele responsabile pentru una dintre perechile de trăsături erau localizate pe același cromozom. Cu toate acestea, Mendel nu a descoperit o încălcare a legii moștenirii independente, deoarece legătura dintre aceste gene nu a fost observată din cauza distanței mari dintre ele).

Pe baza cercetărilor sale, Mendel a derivat a treia lege - legea moștenirii independente a trăsăturilor sau combinația independentă de gene.

Fiecare pereche de gene alelice (și trăsăturile alternative controlate de acestea) este moștenită independent una de cealaltă.

Legea combinării independente a genelor formează baza variabilității combinative observate în timpul încrucișării la toate organismele vii. De asemenea, rețineți că, spre deosebire de prima lege a lui Mendel, care este întotdeauna valabilă, a doua lege este valabilă numai pentru genele localizate în diferite perechi de cromozomi omologi. Acest lucru se datorează faptului că cromozomii neomologi sunt combinați în celulă independent unul de celălalt, ceea ce a fost dovedit nu numai prin studierea naturii moștenirii trăsăturilor, ci și prin metode citologice directe.

Când studiați materialul, acordați atenție cazurilor de încălcări ale clivajelor fenotipice regulate cauzate de efectul letal al genelor individuale.

Ereditatea și variabilitatea. Ereditatea și variabilitatea sunt cele mai importante proprietăți caracteristice tuturor organismelor vii.

Variabilitatea ereditară sau genotipică este împărțită în combinativă și mutațională.

Variația combinativă se numește variabilitate, care se bazează pe formarea recombinărilor, adică astfel de combinații de gene pe care părinții nu le-au avut.

Baza variabilității combinative este reproducerea sexuală a organismelor, în urma căreia ia naștere o mare varietate de genotipuri. Trei procese servesc ca surse practic nelimitate de variație genetică:

1. Divergența independentă a cromozomilor omologi în prima diviziune meiotică. Combinația independentă de cromozomi din timpul meiozei este baza celei de-a treia legi a lui G. Mendel. Apariția semințelor de mazăre verzi netede și galbene ridate în a doua generație din încrucișarea plantelor cu semințe galbene netede și verzi ridate este un exemplu de variabilitate combinativă.

2. Schimb reciproc de secțiuni de cromozomi omologi, sau încrucișare. Creează noi grupuri de legătură, adică servește ca o sursă importantă de recombinare genetică a alelelor. Cromozomii recombinanți, odată ajunși în zigot, contribuie la apariția unor caracteristici atipice pentru fiecare dintre părinți.

3. Combinație aleatorie de gameți în timpul fecundației.

Aceste surse de variabilitate combinativă acționează independent și simultan, asigurând „amestecarea” constantă a genelor, ceea ce duce la apariția unor organisme cu un genotip și un fenotip diferit (genele în sine nu se schimbă). Cu toate acestea, noile combinații de gene se descompun destul de ușor atunci când sunt transmise din generație în generație.

Un exemplu de variabilitate combinativă. Floarea frumuseții nocturne are o genă pentru petalele roșii A și o genă pentru petalele albe A. Organismul Aa are petale roz. Astfel, frumusețea nopții nu are o genă pentru culoarea roz, culoarea roz ia naștere din combinația (combinația) genelor roșii și albe.

Persoana are boala ereditară anemie falciforme. AA este norma, aa este moartea, Aa este SKA. Cu SCD, o persoană nu poate tolera o activitate fizică crescută și nu suferă de malarie, adică agentul cauzal al malariei, Plasmodium falciparum, nu se poate hrăni cu hemoglobină greșită. Acest semn este util în zona ecuatorială; Nu există nicio genă pentru ea, ea provine dintr-o combinație de gene A și a.

Astfel, variabilitatea ereditară este sporită de variabilitatea combinativă. După ce au apărut, mutațiile individuale se găsesc în vecinătatea altor mutații și devin parte a noilor genotipuri, adică apar multe combinații de alele. Orice individ este unic din punct de vedere genetic (cu excepția gemenilor identici și a indivizilor care rezultă din reproducerea asexuată a unei clone cu o singură celulă ca strămoș). Deci, dacă presupunem că în fiecare pereche de cromozomi omologi există doar o pereche de gene alelice, atunci pentru o persoană care are un set haploid de cromozomi egal cu 23, numărul de genotipuri posibile va fi de la 3 la puterea 23. Un astfel de număr mare de genotipuri este de 20 de ori mai mare decât numărul tuturor oamenilor de pe Pământ. Cu toate acestea, în realitate, cromozomii omologi diferă în mai multe gene și fenomenul de încrucișare nu este luat în considerare în calcul . Prin urmare, numărul de genotipuri posibile este exprimat într-un număr astronomic și se poate afirma cu încredere că apariția a două persoane identice este aproape imposibilă (cu excepția gemenilor identici, care au apărut din același ou fecundat). Acest lucru, în special, implică posibilitatea de a determina în mod fiabil identitatea din rămășițele de țesut viu, confirmând sau excluzând paternitatea.

Astfel, schimbul de gene datorat încrucișării cromozomilor în prima diviziune a meiozei, recombinarea independentă și aleatorie a cromozomilor în meioză și caracterul aleatoriu al fuziunii gameților în timpul procesului sexual sunt trei factori care asigură existența variabilității combinative. . Variabilitatea mutațională a genotipului însuși.

Mutațiile sunt modificări bruște, moștenite ale materialului genetic, care duc la modificări ale anumitor caracteristici ale organismului.

Principalele prevederi ale teoriei mutațiilor au fost dezvoltate de omul de știință G. De Vries în 1901 – 1903 și se reduce la următoarele:

Mutațiile apar brusc, spasmodic, ca modificări discrete ale caracteristicilor;

Distinse de schimbările neereditare, mutațiile sunt modificări calitative care se transmit din generație în generație;

Mutațiile se manifestă în moduri diferite și pot fi atât benefice, cât și dăunătoare, atât dominante, cât și recesive;

Probabilitatea de a detecta mutații depinde de numărul de indivizi examinați;

Mutații similare pot apărea în mod repetat;

Mutațiile sunt nedirecționate (spontane), adică orice parte a cromozomului poate suferi mutații, provocând modificări atât în ​​semnele minore, cât și în cele vitale.

Aproape orice modificare a structurii sau a numărului de cromozomi, în care celula își păstrează capacitatea de a se reproduce, provoacă o modificare ereditară a caracteristicilor organismului.

În funcție de natura modificării genomului, adică setul de gene conținut într-un set haploid de cromozomi, se disting mutațiile genice, cromozomiale și genomice.

Mutațiile genelor sau punctuale sunt rezultatul modificărilor secvenței de nucleotide dintr-o moleculă de ADN dintr-o genă.

O astfel de modificare a genei este reprodusă în timpul transcripției în structura ARNm; duce la o modificare a secvenței de aminoacizi din lanțul polipeptidic format în timpul translației pe ribozomi. Ca urmare, se sintetizează o altă proteină, ceea ce duce la o schimbare a caracteristicii corespunzătoare a organismului. Acesta este cel mai comun tip de mutație și cea mai importantă sursă de variabilitate ereditară în organisme.

Mutațiile cromozomiale (rearanjamente sau aberații) sunt modificări ale structurii cromozomilor care pot fi identificate și studiate la microscop cu lumină.

Sunt cunoscute diferite tipuri de rearanjamente:

Deficit – pierderea secțiunilor terminale ale unui cromozom;

Ștergere – pierderea unei secțiuni a unui cromozom în partea sa mijlocie;

Dublare – repetarea dublă sau multiplă a genelor localizate într-o regiune specifică a cromozomului;

Inversiunea – rotația unei secțiuni a unui cromozom cu 180°, ca urmare a căreia genele din această secțiune sunt situate în secvența inversă față de cea obișnuită;

Translocarea – modificarea poziției oricărei părți a unui cromozom din setul de cromozomi. Cel mai frecvent tip de translocații sunt reciproce, în care regiunile sunt schimbate între doi cromozomi neomologi. O secțiune a unui cromozom își poate schimba poziția fără schimb reciproc, rămânând în același cromozom sau fiind inclusă în altul.

Mutațiile genomice sunt modificări ale numărului de cromozomi din genomul celulelor corpului. Acest fenomen apare în două direcții: spre creșterea numărului de seturi haploide întregi (poliploidie) și spre pierderea sau includerea cromozomilor individuali (aneuploidie).

Poliploidie – creșterea multiplă a setului haploid de cromozomi. Celulele cu numere diferite de seturi haploide de cromozomi sunt numite triploide (3 n), tetraploide (4 n), hexaploide (6 n), octaploide (8 n), etc. Cel mai adesea, poliploidele se formează atunci când ordinea divergenței cromozomilor la polii celulari sunt perturbati in timpul meiozei sau mitozei. Poliploidia are ca rezultat modificări ale caracteristicilor unui organism și, prin urmare, este o sursă importantă de variație în evoluție și selecție, în special la plante. Acest lucru se datorează faptului că hermafroditismul (autopolenizarea), apomixisul (partenogeneza) și propagarea vegetativă sunt foarte răspândite în organismele vegetale. Prin urmare, aproximativ o treime din speciile de plante comune pe planeta noastră – poliploide, iar în condițiile puternic continentale ale Pamirului montan înalt se dezvoltă până la 85% din poliploide. Aproape toate plantele cultivate sunt și poliploide, care, spre deosebire de rudele lor sălbatice, au flori, fructe și semințe mai mari, iar în organele de depozitare (tulpini, tuberculi) se acumulează mai mulți nutrienți. Poliploizii se adaptează mai ușor la condițiile nefavorabile de viață și tolerează mai ușor temperaturile scăzute și seceta. De aceea sunt răspândite în regiunile nordice și montane înalte.

După ce ați lucrat la aceste subiecte, ar trebui să puteți:

1. Dați definiții: genă, trăsătură dominantă; trăsătură recesivă; alela; cromozomi omologi; încrucișare monohibridă, încrucișare, organism homozigot și heterozigot, distribuție independentă, dominanță completă și incompletă, genotip, fenotip.
2. Folosind rețeaua Punnett, ilustrați încrucișarea pentru una sau două trăsături și indicați ce rapoarte numerice dintre genotipuri și fenotipuri ar trebui să fie așteptate la descendenții acestor încrucișări.
3. Explicați regulile de moștenire, segregare și distribuție independentă a caracterelor, a căror descoperire a fost contribuția lui Mendel la genetică.
4. Explicați modul în care mutațiile pot afecta proteina codificată de o anumită genă.
5. Indicați genotipurile posibile ale persoanelor cu grupa sanguină A; ÎN; AB; DESPRE.
6. Dați exemple de trăsături poligenice.
7. Indicați mecanismul cromozomial al determinării sexului și tipurile de moștenire a genelor legate de sex la mamifere și utilizați aceste informații atunci când rezolvați probleme.
8. Explicați diferența dintre trăsăturile legate de sex și trăsăturile dependente de sex; da exemple.
9. Explicați cum se moștenesc bolile genetice umane, cum ar fi hemofilia, daltonismul și anemia secerată.
10. Numiți caracteristicile metodelor de selecție a plantelor și animalelor.
11. Indicați direcțiile principale ale biotehnologiei.
12. Să fiți capabil să rezolvați probleme genetice simple folosind acest algoritm:

    Algoritm pentru rezolvarea problemelor

    • Determinați trăsăturile dominante și recesive pe baza rezultatelor încrucișării primei generații (F1) și a doua (F2) (în funcție de condițiile problemei). Introduceți denumirile literei: A - dominant și - recesiv.
    • Notați genotipul unui individ cu o trăsătură recesivă sau al unui individ cu un genotip și gameți cunoscuți pe baza condițiilor problemei.
    • Înregistrați genotipul hibrizilor F1.
    • Întocmește o schemă pentru a doua trecere. Înregistrați gameții hibrizilor F1 într-o grilă Punnett pe orizontală și pe verticală.
    • Înregistrați genotipurile descendenților în celulele de intersecție a gameților. Determinați rapoartele fenotipurilor din F1.

Schema de proiectare a sarcinilor.

Denumirea literelor:
a) trasatura dominanta _______________
b) trăsătură recesivă _______________

Gameti

F1(genotip de prima generatie)

Grila Punnett

Raportul fenotipului în F2: _____________________________
Răspuns:_________________________

Exemple de rezolvare a problemelor de încrucișare monohibridă.

Sarcină.„Există doi copii în familia Ivanov: o fiică cu ochi căprui și un fiu cu ochi albaștri, dar părinții ei au ochi căprui genotipurile tuturor membrilor familiei Culoarea ochilor este o trăsătură autozomală monogenă.”

Trăsătura de culoare a ochilor este controlată de o genă (de condiție). Mama acestor copii are ochi albaștri, iar părinții ei aveau ochi căprui. Acest lucru este posibil numai dacă ambii părinți au fost heterozigoți, prin urmare, ochii căprui sunt dominanti față de cei albaștri. Astfel, bunicii, tatăl și fiica aveau genotipul (Aa), iar mama și fiul aveau genotipul aa.

Sarcină.„Un cocoș cu un pieptene în formă de trandafir a fost încrucișat cu două găini, având și el un pieptene în formă de trandafir. Primul a dat 14 găini, toți cu un pieptene în formă de trandafir, iar al doilea a dat 9 găini, dintre care 7 cu trandafir. -în formă și 2 cu un pieptene în formă de frunză Forma pieptenului este o trăsătură autozomală monogenă.

Înainte de a determina genotipurile părinților, este necesar să se afle natura moștenirii formei pieptenelor la pui. Când un cocoș a fost încrucișat cu o a doua găină, s-au produs 2 pui cu faguri de frunze. Acest lucru este posibil dacă părinții sunt heterozigoți, prin urmare, se poate presupune că pieptene în formă de trandafir la pui este dominant față de cel în formă de frunză. Astfel, genotipurile cocoșului și celei de-a doua găini sunt Aa.

La încrucișarea aceluiași cocoș cu prima găină, nu s-a observat nicio despicare, prin urmare, prima găină a fost homozigotă - AA.

Sarcină.„Într-o familie de părinți cu ochi căprui, dreptaci, s-au născut gemeni fraterni, dintre care unul este cu ochi căprui, stângaci, iar celălalt, cu ochi albaștri, dreptaci. Care este probabilitatea următorului copil fiind născut asemănător cu părinții lui?”

Nașterea unui copil cu ochi albaștri la părinți cu ochi căprui indică recesivitate a culorii ochilor albaștri, respectiv, nașterea unui copil stângaci la părinți dreptaci indică recesivitatea unui control mai bun al mâinii stângi în comparație cu cea dreaptă. . Să introducem denumirile alelelor: A - ochi căprui, a - ochi albaștri, B - dreptaci, c - stângaci. Să determinăm genotipurile părinților și copiilor:

A_вв este un radical fenotipic, ceea ce arată că acest copil este stângaci cu ochi căprui. Genotipul acestui copil poate fi Aavv, AAvv.

O soluție ulterioară a acestei probleme se realizează în mod tradițional, prin construirea unei rețele Punnett.

Sunt subliniate 9 variante de descendenți care ne interesează. Există 16 opțiuni posibile, așa că probabilitatea ca un copil să se nască similar cu părinții lor este de 9/16.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. „Biologie generală”. Moscova, „Iluminismul”, 2000

• Subiectul 10. „Încrucișarea monohibridă și dihibridă”. §23-24 p. 63-67
• Subiectul 11. „Genetica sexului”. §28-29 p. 71-85
• Subiectul 12. „Variabilitatea mutațională și de modificare”. §30-31 p. 85-90
• Subiectul 13. „Selecție”. §32-34 p. 90-97

Unul dintre principalele obiecte ale experimentelor lui Mendel a fost mazărea. Această cultură este un autopolenizator, prin urmare, folosind-o în experimente, este ușor să efectuați încrucișări, să obțineți descendenți hibrizi și să îi observați. Mendel a selectat pentru experimentele sale soiuri care diferă prin culoarea învelișului semințelor (gri, transparent), culoarea fasolei necoapte (verde, galbenă), lungimea tulpinii (lungă, scurtă), tipul semințelor (netede). , încrețită), culoarea semințelor (galben, verde) , aranjarea inflorescențelor (axilare, apicale). Prima sa descoperire a fost descoperirea că dintre două trăsături alternative (contraste) atunci când sunt încrucișate în prima generație, apare doar una. Astfel, la încrucișarea plantelor cu fasole verde imatură (forma maternă) cu o plantă cu galbenă imatură (forma paternă), în prima generație fasolea imatură la toate plantele era verde (Fig. 4.1).

Orez. 4.1. Moștenirea culorii fasolei imature la mazăre (Pisum sativum)

Aceeași imagine a apărut atunci când plantele cu fasole galbenă au fost folosite ca formă mamă, iar fasolea verde ca formă tată. Rezultate similare au fost obținute de Mendel pentru alte trăsături studiate. În F, s-au manifestat doar caracteristici precum culoarea gri a învelișului semințelor, tipul de fasole decojit, semințele netede, culoarea galbenă a semințelor, aranjarea axilară a inflorescențelor și tulpina lungă. Mendel a numit trăsăturile care au apărut la hibrizi în F dominant(predominante) și semne alternative - recesiv(absent). S-a numit fenomenul de uniformizare a tuturor indivizilor din prima generație în funcție de caracteristica predominantă dominație completă.

Ulterior, au fost descoperite fapte care indică faptul că dominația completă nu este un fenomen universal. Deci, atunci când traversați linia snapdragon (. Antirrhinum majus) cu flori roșii cu o linie cu flori albe, toate plantele în F au format flori roz (Fig. 4.2).

Moștenirea trăsăturilor de acest tip se numește dominație incompletă.Și, în sfârșit, descendenții pot prezenta simultan caracteristicile ambilor părinți. Acest tip de moștenire se numește co-dominanță. Un exemplu în acest sens este moștenirea grupelor de sânge la oameni (în sistemul ABO). Dacă unul dintre părinți are grupa de sânge A și celălalt B, atunci sângele copiilor conține antigene caracteristice atât grupului A, cât și grupului B. Prezența acestor antigene este determinată de o reacție antigenică specială. În raport cu plantele, aceasta este moștenirea diferitelor tipuri de proteine ​​de depozitare (gliadine, glutenine și hordeine), detectate prin electroforeză (Fig. 4.3). Figura 4.3 arată că electroferogramele hibrizilor de hordeină atât din încrucișări directe cât și din backcrossing conțin componente proteice de la ambii părinți. Cu alte cuvinte, spectrul electroforetic al proteinelor hibride este suma tuturor proteinelor inerente formelor parentale. În același timp,

Orez. 4.2. Moștenirea culorii florii la snapdragons (Antirrhinum majus)

După cum puteți vedea, electroferogramele hibrizilor de hordeină din încrucișări directe și inverse diferă în intensitatea relativă a benzilor de proteine. La hibridul P, x P 2 (încrucișarea directă), componentele proteice ale primei forme parentale sunt mai intens exprimate, iar la hibridul P 2 x Pj (încrucișarea înapoi), componentele celei de-a doua forme parentale sunt mai intens exprimate . Acest lucru se datorează faptului că hordeinele sunt proteine ​​specifice țesuturilor și sunt sintetizate numai în endosperm. Acesta din urmă este un țesut triploid (Tl), în celulele căruia există un set dublu (2l) de cromozomi din forma maternă (nucleul central al sacului embrionar) și un singur set (l) din forma paternă ( sperma). În consecință, alelele formei materne sunt prezentate în hibrid în două doze, iar forma paternă - într-una singură. Din acest motiv, în electroferogramele hibrizilor componentele proteice ale formei materne apar mai intens decât forma paternă. Când se analizează electroferogramele proteinelor de stocare ale boabelor F 2 individuale este posibil nu numai să se facă distincția între clasele parentale (homozigoți), dar și să se împartă heterozigoții în două clase diferite, ținând cont de dozele de alele (Tabelul 4.1). În acest caz, împărțirea în F 2 atât pe genotipuri, cât și pe clase fenotipice (spectre electroforetice) va corespunde unui raport de 1:1:1:1.

Orez. 4.3. Moștenirea hordeinelor de orz controlată de locus Hrd A.

Spectrele electroforetice ale hordeinei: / -forma parentală (P,);

• 2 - F, de la traversarea P, x P 2;
• 3 - Fj din încrucișarea P 2 x P (;
• 4 - formularul de părinte P 2 (fotografie prin amabilitatea lui A.A. Pomortsev)

Trebuie remarcat faptul că fenomenul de dominanță descoperit de Mendel nu este atât de simplu pe cât ar părea la prima vedere. S-a constatat că într-o serie de cazuri dominanța poate fi modificată sub influența condițiilor externe, a vârstei, a sexului, a caracteristicilor organismului însuși și a altor factori, adesea neidentificați. Da, la droguri (Datura stramonium) culoarea violet a tulpinii plantei este dominantă asupra culorii verzi atunci când plantele sunt cultivate în câmp.

Cu toate acestea, atunci când acești hibrizi sunt cultivați într-o seră, hibrizii din prima generație au o culoare semnificativ mai deschisă a tulpinii decât părintele cu tulpină violet. Există multe alte exemple care indică cazuri de modificare a dominantei.

Fenomenul de uniformitate al hibrizilor din prima generație a fost numit ulterior Prima lege a lui Mendel. Nu contează dacă cercetătorul are de-a face cu faptul de dominare completă sau incompletă, sau cu un caz de co-dominanță. În toate aceste cazuri, cercetătorul se ocupă de uniformitatea indivizilor din prima generație hibridă. Un alt lucru este important: indivizii (plantele) implicați în încrucișări trebuie să fie homozigoți.

4.1. Segregarea în F2 conform alelelor hordeinei care controlează locusulO

Mendel a numit manifestarea trăsăturii unuia dintre părinți la hibrizi drept dominație. Legea uniformității hibrizilor din prima generație (prima lege a lui Mendel) - atunci când se încrucișează două organisme homozigote aparținând unor linii pure diferite și care diferă unul de celălalt într-o pereche de manifestări alternative ale unei trăsături, întreaga prima generație de hibrizi (F1) va fi uniformă și va purta o manifestare a trăsăturii unuia dintre părinți. Această lege este cunoscută și sub numele de „legea trăsăturii dominante”. Formularea sa se bazează pe conceptul de linie pură în raport cu trăsătura studiată - în limbajul modern, aceasta înseamnă homozgozitatea indivizilor pentru această trăsătură. Mendel a formulat puritatea unui personaj ca absența manifestărilor de caractere opuse la toți descendenții în mai multe generații ale unui individ dat în timpul autopolenizării La încrucișarea liniilor pure de mazăre cu flori violete și mazăre cu flori albe, Mendel a observat că descendenții. dintre plantele care au apărut au fost toate cu flori violete, niciuna dintre ele nu au existat albi Co-dominanță și dominație incompletă

Unele personaje opuse nu sunt într-o relație de dominanță completă (când unul îl suprimă întotdeauna pe celălalt la indivizii heterozigoți), ci într-o relație de dominanță incompletă. De exemplu, atunci când sunt încrucișate linii de snapdragon pur cu flori violet și albe, indivizii din prima generație au flori roz. Atunci când liniile pure de pui andaluzi alb și negru sunt încrucișate, puii gri se nasc în prima generație. Cu dominanță incompletă, heterozigoții au caracteristici intermediare între cele ale homozigoților recesivi și dominanti.
Cu codominanța, spre deosebire de dominanța incompletă, heterozigoții prezintă caracteristici simultan (mixte). Un exemplu tipic de codominanță este moștenirea grupelor de sânge ale sistemului AB0 la om, unde A și B sunt gene dominante, iar 0 este recesiv. Conform acestui sistem, genotipul 00 determină prima grupă de sânge, AA și A0 - a doua, BB și B0 - a treia, iar AB va determina a patra grupă de sânge. Că. toți descendenții persoanelor cu genotipurile AA (al doilea grup) și BB (al treilea grup) vor avea genotipul AB (al patrulea grup). Fenotipul lor nu este intermediar între fenotipurile părinților lor, deoarece ambii aglutinogeni (A și B) sunt prezenți pe suprafața eritrocitelor.
Legea împărțirii caracterelor

Legea diviziunii(A doua lege a lui Mendel) - când doi descendenți heterozigoți din prima generație sunt încrucișați unul cu altul, în a doua generație se observă o scindare într-un anumit raport numeric: după fenotip 3:1, după genotip 1:2:1.
Încrucișarea organismelor a două linii pure, care diferă în manifestările unei trăsături studiate, pentru care sunt responsabile alelele unei gene, se numește încrucișare monohibridă.
Fenomenul în care încrucișarea indivizilor heterozigoți duce la formarea descendenților, dintre care unii poartă o trăsătură dominantă, iar alții - una recesivă, se numește segregare. În consecință, segregarea este distribuția trăsăturilor dominante și recesive între descendenți într-un anumit raport numeric. Trăsătura recesivă nu dispare la hibrizii din prima generație, ci este doar suprimată și apare la a doua generație de hibrizi.
Legea moștenirii independente(A treia lege a lui Mendel) - la încrucișarea a doi indivizi homozigoți care diferă unul de celălalt în două (sau mai multe) perechi de trăsături alternative, genele și trăsăturile lor corespunzătoare sunt moștenite independent unele de altele și sunt combinate în toate combinațiile posibile (ca în încrucișarea monohibridă). ). Când au fost încrucișate plante care diferă prin mai multe caractere, cum ar fi flori albe și violete și mazăre galbenă sau verde, moștenirea fiecărui caracter a urmat primele două legi și la urmași au fost combinate în așa fel ca și cum moștenirea lor s-ar fi produs independent de reciproc. Prima generație după încrucișare a avut un fenotip dominant pentru toate trăsăturile. În a doua generație, s-a observat o împărțire a fenotipurilor conform formulei 9:3:3:1, adică 9:16 a avut flori violet și mazăre galbenă, 3:16 a avut flori albe și mazăre galbenă, 3:16 a avut flori mov și mazăre verde, 1:16 cu flori albe și mazăre verde.

Gregor Mendel (1822 - 1884 ) - un remarcabil om de știință ceh. Fondatorul geneticii. Pentru prima dată a descoperit existența unor factori ereditari, numiți mai târziu gene.

Gregor Mendel a efectuat experimente cu mazăre. Printre un număr mare de soiuri, el a ales două pentru primul experiment, care diferă într-o singură trăsătură. Semințele unui tip de mazăre erau galbene, iar celălalt era verde. Se știe că mazărea, de regulă, se reproduce prin autopolenizare și, prin urmare, nu există o variabilitate a culorii semințelor în cadrul soiului. Folosind această proprietate a mazărei, G. Mendel a efectuat polenizarea artificială prin încrucișarea soiurilor care diferă prin culoarea semințelor (galben și verde). Indiferent de soiul căruia îi aparțin plantele-mamă, semințele hibride erau doar galbene.
În consecință, hibrizii din prima generație au dezvoltat trăsătura unui singur părinte. G. Mendel a numit astfel de semne dominant. El a numit trăsături care nu apar la hibrizii de prima generație recesiv. În experimentele cu mazăre, culoarea galbenă a semințelor a dominat peste culoarea verde. Astfel, la urmașii hibrizilor, a descoperit G. Mendel uniformitate din prima generație, adică toate semințele hibride au avut aceeași culoare. În experimentele în care soiurile încrucișate diferă în alte trăsături, s-au obținut aceleași rezultate: uniformitatea primei generații și dominanța unei trăsături asupra alteia.

Împărțirea personajelor în hibrizi de a doua generație. Prima lege a lui Mendel.

Din semințe hibride de mazăre, G. Mendel a cultivat plante care, prin autopolenizare, au produs semințe de a doua generație. Printre acestea se numărau nu numai semințe galbene, ci și cele verzi. În total a primit 6022 semințe galbene și 2001 verzi. Mai mult, ¾ din semințele hibrizilor din a doua generație erau de culoare galbenă și ¼ erau verzi. În consecință, raportul dintre numărul descendenților din a doua generație cu o trăsătură dominantă și numărul de descendenți cu o trăsătură recesivă s-a dovedit a fi egal cu 3: 1. El a numit acest fenomen scindarea semnelor.

Numeroase experimente privind analiza hibridologică a altor perechi de caractere au dat rezultate similare în a doua generație. Pe baza rezultatelor obținute, G. Mendel și-a formulat prima lege - legea scindarii. La descendenții obținuți din încrucișarea indivizilor hibrizilor din prima generație se observă fenomenul de scindare: ¼ din indivizii din hibrizii din a doua generație poartă recesiv semn, ¾ - dominant.

Traversare dihibridă. A doua lege a lui Mendel.

O încrucișare care implică două perechi de alele se numește traversare dihibridă.

Formularea celei de-a doua legi a lui Mendel: scindarea pentru fiecare pereche de gene are loc independent de alte perechi de gene.